Procure o bóson de Higgs - Search for the Higgs boson

A busca pelo bóson de Higgs foi um esforço de 40 anos dos físicos para provar a existência ou não do bóson de Higgs , teorizado pela primeira vez na década de 1960. O bóson de Higgs foi a última partícula fundamental não observada no Modelo Padrão da física de partículas , e sua descoberta foi descrita como sendo a "verificação final" do Modelo Padrão. Em março de 2013, o bóson de Higgs foi oficialmente confirmado para existir.

Essa resposta confirmada provou a existência do campo hipotético de Higgs - um campo de imensa importância que é hipotetizado como a fonte da quebra da simetria eletrofraca e o meio pelo qual as partículas elementares adquirem massa . A quebra de simetria é considerada comprovada, mas confirmar exatamente como isso ocorre na natureza é uma questão importante sem resposta na física . A prova do campo de Higgs (pela observação da partícula associada) valida a parte final não confirmada do Modelo Padrão como essencialmente correta, evitando a necessidade de fontes alternativas para o mecanismo de Higgs . É provável que as evidências de suas propriedades afetem enormemente a compreensão humana do universo e revelem uma "nova" física além das teorias atuais.

Apesar de sua importância, a busca e a prova foram extremamente difíceis e demoraram décadas, pois a produção, detecção e verificação direta do bóson de Higgs na escala necessária para confirmar a descoberta e aprender suas propriedades exigiu um projeto experimental muito grande e enormes recursos computacionais. Por esse motivo, a maioria dos experimentos até por volta de 2011 teve como objetivo excluir faixas de massas que o Higgs não poderia ter. Em última análise, a pesquisa levou à construção do Large Hadron Collider (LHC) em Genebra, na Suíça , o maior acelerador de partículas do mundo, projetado especialmente para este e outros testes de alta energia do Modelo Padrão.

Fundo

O bóson de Higgs

Requisitos experimentais

Como outras partículas em massa (por exemplo, o topo quark e W e Z bosões ), bosões Higgs decair para outras partículas quase imediatamente, muito antes de poderem ser directamente observada. No entanto, o Modelo Padrão prediz com precisão os modos possíveis de decadência e suas probabilidades. Isso permite que a criação e a decadência de um bóson de Higgs sejam mostradas por meio de um exame cuidadoso dos produtos de decadência das colisões.

Portanto, embora as abordagens para provar o Higgs tenham sido estudadas nas primeiras pesquisas da década de 1960, quando a partícula foi proposta, pesquisas experimentais em grande escala só começaram na década de 1980, com a abertura de aceleradores de partículas suficientemente poderosos para fornecer evidências relacionadas ao bóson de Higgs .

Uma vez que o bóson de Higgs, se existisse, poderia ter qualquer massa em uma faixa muito ampla, uma série de recursos muito avançados foram eventualmente necessários para a busca. Isso incluía aceleradores de partículas e detectores muito poderosos (para criar bósons de Higgs e detectar sua decadência, se possível) e processamento e análise de grandes quantidades de dados, exigindo grandes instalações de computação em todo o mundo . Por exemplo, mais de 300 trilhões (3 x 10 ¹⁴ ) de colisões próton-próton no LHC foram analisadas para confirmar a descoberta da partícula de julho de 2012, exigindo a construção da chamada Grade de Computação do LHC , a maior grade de computação do mundo (em 2012) compreendendo mais de 170 instalações de computação em 36 países. As técnicas experimentais incluíram o exame de uma ampla gama de massas possíveis (muitas vezes citadas em GeV), a fim de reduzir gradualmente a área de pesquisa e descartar as massas possíveis onde o Higgs era improvável, análise estatística e operação de vários experimentos e equipes a fim de veja se os resultados de todos estavam de acordo.

Pesquisa experimental e descoberta de bóson desconhecido

Limites iniciais

Durante o início da década de 1970, havia apenas algumas restrições à existência do bóson de Higgs. Os limites que existiam vinham da ausência da observação de efeitos relacionados a Higgs na física nuclear , estrelas de nêutrons e experimentos de espalhamento de nêutrons . Isso resultou na conclusão de que o Higgs - se existisse - era mais pesado do que18,3 MeV / c ² .

Fenomenologia dos primeiros colisões

Em meados dos anos 1970, foram publicados os primeiros estudos explorando como o bóson de Higgs pode se mostrar em experimentos de colisão de partículas. No entanto, a perspectiva de realmente encontrar a partícula não era muito boa; os autores de um dos primeiros artigos sobre a fenomenologia de Higgs alertaram:

Devemos talvez terminar nosso artigo com um pedido de desculpas e uma advertência. Pedimos desculpas aos experimentalistas por não terem ideia de qual é a massa do bóson de Higgs, ..., e por não termos certeza de seus acoplamentos com outras partículas, exceto que provavelmente são todas muito pequenas. Por essas razões, não queremos encorajar grandes pesquisas experimentais pelo bóson de Higgs, mas sentimos que as pessoas que fazem experimentos vulneráveis ao bóson de Higgs deveriam saber como ele pode aparecer.

- John R. Ellis , Mary K. Gaillard e Dimitri V. Nanopoulos ,

Um dos problemas era que, na época, quase não havia pista da massa do bóson de Higgs. As considerações teóricas deixaram em aberto uma gama muito ampla em algum lugar entre10 GeV / c ² e1000 GeV / c ² sem nenhuma indicação real para onde olhar.

Grande Colisor Eletron-Positron

Nos primeiros estudos de planejamento do Large Electron-Positron Collider (LEP) no CERN, o bóson de Higgs não desempenhou nenhum papel. Na verdade, não parece ser mencionado em nenhum dos relatórios até 1979. O primeiro estudo detalhado examinando as possibilidades de descoberta do bóson de Higgs no LEP apareceu em 1986. Depois disso, a busca pelo bóson de Higgs tornou-se firmemente estabelecida dentro do programa LEP .

Como o próprio nome indica, o Grande Colisor de elétrons-pósitrons colidiu elétrons com pósitrons. As três maneiras mais importantes pelas quais tal colisão poderia levar à produção de um bóson de Higgs eram:

O elétron e o pósitron juntos produzem um bóson Z que, por sua vez, decai para um bóson de Higgs e um par de férmions.
O elétron e o pósitron juntos produzem um bóson Z que, por sua vez, irradia um bóson de Higgs. ( Higgs strahlung )
O elétron e o pósitron trocam um bóson W ou Z, que ao longo do caminho emite um bóson de Higgs.

O fato de que nenhum decaimento do bóson Z para o de Higgs foi observado no LEP imediatamente implica que o bóson de Higgs, se existisse, deve ser mais pesado do que o bóson Z (~91 GeV / c ² ). Posteriormente, com cada atualização de energia sucessiva da LEP, ressurgiu a esperança de que a descoberta do Higgs estava chegando. Pouco antes do desligamento planejado do LEP em 2000, poucos eventos que se assemelham a um bóson de Higgs com uma massa de ~115 GeV / c ² foram observados. Isso levou à extensão do LEP final executado por alguns meses. Mas no final os dados foram inconclusivos e insuficientes para justificar outra corrida após as férias de inverno e a difícil decisão foi tomada para desligar e desmontar a LEP para abrir espaço para o novo Grande Colisor de Hádrons em novembro de 2000. Os resultados inconclusivos da busca direta para o bóson de Higgs em LEP resultou em um limite inferior final da massa de Higgs114,4 GeV / c ² no nível de confiança de 95% .

Paralelamente ao programa de busca direta, o LEP fez medições precisas de muitos observáveis das interações fracas. Esses observáveis são sensíveis ao valor da massa de Higgs por meio de contribuições de processos que contêm loops de bósons de Higgs virtuais . Isso permitiu pela primeira vez uma estimativa direta da massa de Higgs de cerca de100 ± 30 GeV / c ² . Essa estimativa, entretanto, está sujeita à condição de que o Modelo Padrão seja tudo o que existe, e nenhuma física além do Modelo Padrão entre em jogo nesses níveis de energia. Novos efeitos físicos podem potencialmente alterar esta estimativa substancialmente.

Supercondutor Super Colisor

O planejamento de um novo colisor poderoso para explorar a nova física na escala> 1 TeV já havia começado em 1983. O Supercondutor Supercondutor deveria acelerar prótons em um subterrâneoTúnel circular de 87,1 km nos arredores de Dallas, Texas, para as energias de20 TeV cada. Um dos principais objetivos desse megaprojeto era encontrar o bóson de Higgs.

Em preparação para esta máquina, extensos estudos fenomenológicos foram produzidos para a produção de bósons de Higgs em colisores de hádrons. A grande desvantagem dos colisores de hádrons para a busca do Higgs é que eles colidem com partículas compostas e, como consequência, produzem muito mais eventos de segundo plano e fornecem menos informações sobre o estado inicial da colisão. Por outro lado, eles fornecem uma energia do centro de massa muito mais alta do que os coletores de leptões (como o LEP) de nível tecnológico semelhante. No entanto, os colisores de hadron também fornecem outra maneira de produzir um bóson de Higgs por meio da colisão de dois glúons mediada por um triângulo de quarks pesados ( superior ou inferior ) .

O projeto do Supercondutor Super Collider, entretanto, foi afetado por problemas de orçamento e, em 1993, o Congresso decidiu encerrar o projeto, apesar de já terem sido gastos US $ 2 bilhões.

Tevatron

O Tevatron (fundo) e os anéis do injetor principal

Em 1 de março de 2001, o colisor Tevatron Proton - antiproton (p p ) no Fermilab perto de Chicago iniciou sua execução 2. Após a execução 1 (1992-1996), na qual o colisor descobriu o quark superior , o Tevatron foi desligado para atualizações significativas focado em melhorar o potencial para encontrar o bóson de Higgs; as energias dos prótons e antiprótons foram aumentadas para0,98 TeV , e o número de colisões por segundo foi aumentado em uma ordem de magnitude (com aumentos adicionais planejados à medida que a execução continuava). Mesmo com as atualizações, Tevatron não tinha garantia de encontrar o Higgs. Se o Higgs fosse muito pesado (>180 GeV ), então as colisões não teriam energia suficiente para produzir um bóson de Higgs. Se fosse muito claro (<140 GeV ), então o Higgs decairia predominantemente em pares de quarks bottom - um sinal que seria inundado por eventos de fundo, e o Tevatron não produziria colisões suficientes para filtrar as estatísticas. No entanto, o Tevatron era na época o único colisor de partículas operacional que era suficientemente poderoso para ser capaz de buscar a partícula de Higgs na época.

A operação foi planejada para continuar até que o Tevatron não pudesse mais acompanhar o Grande Colisor de Hádrons. Este ponto foi alcançado em 30 de setembro de 2011, quando o Tevatron foi desligado. Em suas análises finais, as colaborações dos dois detectores em Tevatron ( CDF e DØ ) relatam que, com base em seus dados, eles podem excluir a possibilidade de um bóson de Higgs com uma massa entre100 GeV / c ² e103 GeV / c ² e entre147 GeV / c ² e180 GeV / c ² a um nível de confiança de 95%. Além disso, eles encontraram um excesso de eventos que poderiam ser de um bóson de Higgs na faixa de 115–140 GeV / c ² . No entanto, a importância das estatísticas é considerada muito baixa para se basear em quaisquer conclusões.

Em 22 de dezembro de 2011, a colaboração DØ também relatou limitações no bóson de Higgs dentro do Modelo Padrão Supersimétrico Mínimo, uma extensão do Modelo Padrão. As colisões de próton - antipróton (p p ) com uma energia de centro de massa de 1,96 TeV permitiram que eles estabelecessem um limite superior para a produção de bóson de Higgs dentro de MSSM variando de 90 a 300 GeV, e excluindo tan β > 20-30 para massas do bóson de Higgs abaixo de 180 GeV ( tan β é a razão dos dois valores de expectativa de vácuo do dupleto de Higgs).

Grande Colisor de Hádrons

A operação completa no LHC foi adiada por 14 meses desde seus testes iniciais bem-sucedidos, em 10 de setembro de 2008, até meados de novembro de 2009, após um evento de têmpera de ímã nove dias após seus testes inaugurais que danificaram mais de 50 ímãs supercondutores e contaminaram o sistema de vácuo. A têmpera foi rastreada até uma conexão elétrica defeituosa e os reparos levaram vários meses; A detecção de falhas elétricas e os sistemas de manuseio de têmpera rápida também foram atualizados.

A coleta e análise de dados em busca de Higgs se intensificou a partir de 30 de março de 2010, quando o LHC começou a operar às 7 Tev (2 x 3,5 TeV) . Os resultados preliminares dos experimentos ATLAS e CMS no LHC em julho de 2011 excluíram um bóson de Higgs do modelo padrão na faixa de massa 155-190 GeV / c ² e 149-206 GeV / c ² , respectivamente, a 95% CL. Todos os intervalos de confiança acima foram derivados usando o método CLs .

Em dezembro de 2011, a pesquisa se reduziu à região aproximada de 115-130 GeV, com um foco específico em torno de 125 GeV, onde os experimentos ATLAS e CMS relataram independentemente um excesso de eventos, o que significa que um número de partículas maior do que o esperado padrões compatíveis com o decaimento de um bóson de Higgs foram detectados nesta faixa de energia. Os dados eram insuficientes para mostrar se esses excessos eram ou não devido a flutuações de fundo (ou seja, chance aleatória ou outras causas), e sua significância estatística não era grande o suficiente para tirar conclusões ainda ou mesmo formalmente para contar como uma "observação", mas a O fato de dois experimentos independentes terem mostrado excessos em torno da mesma massa gerou um entusiasmo considerável na comunidade da física de partículas.

No final de dezembro de 2011, era, portanto, amplamente esperado que o LHC fornecesse dados suficientes para excluir ou confirmar a existência do bóson de Higgs do Modelo Padrão até o final de 2012, quando seus dados de colisão de 2012 (a energias de 8 TeV) tinha sido examinado.

As atualizações das duas equipes do LHC continuaram durante a primeira parte de 2012, com os dados provisórios de dezembro de 2011 sendo amplamente confirmados e desenvolvidos. Atualizações também estavam disponíveis da equipe que analisou os dados finais do Tevatron. Todos estes continuaram a destacar e restringir a região de 125 GeV como mostrando características interessantes.

Em 2 de julho de 2012, a colaboração ATLAS publicou análises adicionais de seus dados de 2011, excluindo faixas de massa do bóson de 111,4 GeV a 116,6 GeV, 119,4 GeV a 122,1 GeV e 129,2 GeV a 541 GeV. Eles observaram um excesso de eventos correspondendo às hipóteses de massa do bóson de Higgs em torno de 126 GeV com uma significância local de 2,9 sigma . Na mesma data, as colaborações DØ e CDF anunciaram análises adicionais que aumentaram sua confiança. A significância dos excessos nas energias entre 115-140 GeV foi agora quantificada como 2,9 desvios padrão , correspondendo a uma probabilidade de 1 em 550 de ser devido a uma flutuação estatística. No entanto, isso ainda estava aquém da confiança de 5 sigma, portanto, os resultados dos experimentos do LHC foram necessários para estabelecer uma descoberta. Eles excluíram as faixas de massa de Higgs em 100–103 e 147–180 GeV.

Descoberta de novo bóson


Diagramas de Feynman mostrando os canais mais limpos associados ao Candidato de Higgs de baixa massa, ~ 125GeV, observado pelo CMS no LHC . O mecanismo de produção dominante nessa massa envolve dois glúons de cada próton se fundindo em um loop de quark Top , que se acopla fortemente ao campo de Higgs para produzir um bóson de Higgs. Esquerda: Canal Diphoton: Boson subsequentemente decai em 2 fótons de raios gama por interação virtual com um W Boson Loop ou Top-quark Loop . À direita: o bóson do "Canal Dourado" 4-Lepton emite 2 bósons Z , que decaem em 2 leptons (elétrons, múons). A análise experimental desses canais atingiu uma significância de 5 sigma . A análise de canais de fusão de bóson de vetor adicionais trouxe a significância de CMS para 4,9 sigma .

Em 22 de junho de 2012, o CERN anunciou um próximo seminário cobrindo descobertas provisórias para 2012 e, pouco depois, rumores começaram a se espalhar na mídia de que isso incluiria um grande anúncio, mas não estava claro se isso seria um sinal mais forte ou uma descoberta formal. A especulação atingiu um nível "febril" quando surgiram relatos de que Peter Higgs , que propôs a partícula, compareceria ao seminário. Em 4 de julho de 2012, o CMS anunciou a descoberta de um bóson até então desconhecido com massa 125,3 ± 0,6 GeV / c ² e ATLAS de um bóson com massa 126,5 GeV / c ² . Usando a análise combinada de dois modos de decaimento (conhecidos como 'canais'), ambos os experimentos alcançaram uma significância local de 5 sigma - ou menos de 1 em um milhão de chance de uma flutuação estatística ser tão forte. Quando canais adicionais foram levados em consideração, a significância do CMS foi de 4,9 sigma.

As duas equipes trabalharam de forma independente, o que significa que não discutiram seus resultados entre si, proporcionando certeza adicional de que qualquer descoberta comum era a validação genuína de uma partícula. Este nível de evidência, confirmado independentemente por duas equipes e experimentos separados, atende ao nível formal de prova exigido para anunciar uma descoberta confirmada de uma nova partícula. O CERN foi cauteloso e afirmou apenas que a nova partícula é "consistente" com o bóson de Higgs, mas os cientistas não a identificaram positivamente como sendo o bóson de Higgs, aguardando mais coleta e análise de dados.

Em 31 de julho, a colaboração da ATLAS apresentou mais análises de dados, incluindo um terceiro canal. Eles melhoraram a significância para 5,9 sigma e a descreveram como uma "observação de uma nova partícula" com massa 126 ± 0,4 (stat.) ± 0,4 (sys) GeV / c ² . O CMS também melhorou a significância para 5 sigma com a massa do bóson em 125,3 ± 0,4 (stat) ± 0,5 (sys) GeV / c ² .

Em 14 de março de 2013, o CERN confirmou que:

"CMS e ATLAS compararam uma série de opções para a paridade de spin desta partícula, e todos eles preferem nenhum spin e paridade uniforme [dois critérios fundamentais de um bóson de Higgs consistente com o modelo padrão]. Isso, juntamente com as interações medidas da nova partícula com outras partículas, indica fortemente que é um bóson de Higgs. "

Identificação e estudo da partícula de 2012 como candidato a bóson de Higgs

O bóson anunciado em julho de 2012 ainda não foi confirmado como um bóson de Higgs. Se fosse um bóson de Higgs, então restariam outras questões, já que várias teorias têm versões diferentes do bóson e do campo de Higgs.

Portanto, a busca pelo bóson de Higgs não concluiu com a descoberta da partícula de 2012 - a prova de que uma partícula existe não é prova de que a partícula é de fato um bóson de Higgs, ou que a partícula descoberta corresponde a uma teoria específica sobre o bóson de Higgs, ou que não poderia ser alguma outra partícula desconhecida que se comporta de alguma forma como um bóson de Higgs.

Em vez disso, a nova partícula é possivelmente um bóson de Higgs e, na medida em que os primeiros resultados permitem, ela se comporta exatamente como se espera que um bóson de Higgs se comporte, mas testes adicionais são necessários para examinar a probabilidade de que seja de fato um bóson de Higgs.

2012 (pós-descoberta)

Em 2012, as observações eram consistentes com a partícula observada sendo o bóson de Higgs do Modelo Padrão. A partícula decai em pelo menos alguns dos canais previstos. Além disso, as taxas de produção e taxas de ramificação para os canais observados correspondem às previsões do Modelo Padrão dentro das incertezas experimentais. No entanto, as incertezas experimentais atualmente ainda deixam espaço para explicações alternativas. Portanto, é muito cedo para concluir que a partícula encontrada é de fato o Modelo Padrão de Higgs.

Uma confirmação posterior exigirá dados mais precisos sobre algumas das características da nova partícula, incluindo seus outros canais de decaimento e vários números quânticos, como sua paridade. Para permitir mais coleta de dados, a atual colisão próton-próton do LHC foi estendida por sete semanas, adiando o longo desligamento planejado para atualizações em 2013. Espera-se que esses dados extras permitam uma declaração mais conclusiva sobre a natureza do nova partícula em dezembro.

Em novembro de 2012, em uma conferência em Tóquio, pesquisadores disseram que as evidências coletadas desde julho estavam se alinhando com o Modelo Padrão básico mais do que com suas alternativas, com uma gama de resultados para várias interações que correspondem às previsões daquela teoria. O físico Matt Strassler destaca evidências "consideráveis" de que a nova partícula não é uma partícula pseudoescalar de paridade negativa (uma descoberta necessária para um bóson de Higgs), "evaporação" ou falta de significância aumentada para sugestões anteriores de descobertas do modelo não padrão, modelo padrão esperado interações com os bósons W e Z , ausência de "novas implicações significativas" a favor ou contra a supersimetria e, em geral, nenhum desvio significativo até o momento dos resultados esperados de um bóson de Higgs do modelo padrão. No entanto, alguns tipos de extensões do Modelo Padrão também mostram resultados muito semelhantes; com base em outras partículas que ainda estão sendo compreendidas muito depois de sua descoberta, pode levar muitos anos para saber com certeza e décadas para entender a partícula que foi encontrada.

Notícias prematuras da mídia de confirmação como um bóson de Higgs

No final de 2012, Time , Forbes , Slate , NPR e outros anunciaram incorretamente que a existência do bóson de Higgs havia sido confirmada. Numerosas declarações dos descobridores do CERN e de outros especialistas desde julho de 2012 reiteraram que uma partícula foi descoberta, mas ainda não foi confirmado ser um bóson de Higgs. Somente em março de 2013 foi anunciado oficialmente. Seguiu-se a realização de um documentário sobre a caça.

Linha do tempo da evidência experimental

Todos os resultados referem-se ao bóson de Higgs do modelo padrão, a menos que indicado de outra forma.

2000-2004 - usando dados coletados antes de 2000, em 2003-2004, os experimentos do Large Electron-Positron Collider publicaram artigos que definiram um limite inferior para o bóson de Higgs de114,4 GeV / c ² no nível de confiança de 95% (CL), com um pequeno número de eventos em torno de 115 GeV.
Julho de 2010 - os dados dos experimentos CDF (Fermilab) e DØ (Tevatron) excluem o bóson de Higgs na faixa de 158–175 GeV / c ² a 95% CL.
24 de abril de 2011 - a mídia relata "rumores" de uma descoberta; estes foram desmascarados em maio de 2011. Eles não tinham sido uma farsa, mas foram baseados em resultados não oficiais e não revisados.
24 de julho de 2011 - o LHC relatou possíveis sinais da partícula, a Nota ATLAS concluindo: "Na faixa de massa baixa (c. 120-140 GeV) um excesso de eventos com uma significância de aproximadamente 2,8 sigma acima da expectativa de fundo é observado" e a BBC relatando que "eventos interessantes de partículas com uma massa entre 140 e 145 GeV" foram encontrados. Essas descobertas foram repetidas logo em seguida por pesquisadores do Tevatron com um porta-voz afirmando que: "Há algumas coisas intrigantes acontecendo em torno de uma massa de 140GeV." Em 22 de agosto de 2011, foi relatado que esses resultados anômalos se tornaram insignificantes com a inclusão de mais dados de ATLAS e CMS e que a não existência da partícula foi confirmada por colisões LHC com 95% de certeza entre 145-466 GeV (exceto para algumas pequenas ilhas em torno de 250 GeV).
23–24 de julho de 2011 - Os resultados preliminares do LHC excluem os intervalos 155–190 GeV / c ² (ATLAS) e 149–206 GeV / c ² (CMS) a 95% CL.
27 de julho de 2011 - os resultados preliminares de CDF / DØ estendem o intervalo excluído para 156–177 GeV / c ² a 95% CL.
18 de novembro de 2011 - uma análise combinada de dados ATLAS e CMS estreitou ainda mais a janela para os valores permitidos da massa do bóson de Higgs para 114–141 GeV.
13 de dezembro de 2011 - os resultados experimentais foram anunciados dos experimentos ATLAS e CMS , indicando que se o bóson de Higgs existe, sua massa é limitada ao intervalo 116-130 GeV (ATLAS) ou 115-127 GeV (CMS), com outras massas excluídas em 95% CL. Os excessos de eventos observados em torno de 124 GeV (CMS) e 125-126 GeV (ATLAS) são consistentes com a presença de um sinal de bóson de Higgs, mas também consistente com flutuações no fundo. As significâncias estatísticas globais dos excessos são 1,9 sigma (CMS) e 2,6 sigma (ATLAS) após a correção para o efeito de olhar para outro lugar .
22 de dezembro de 2011 - a colaboração DØ também define limites nas massas do bóson de Higgs dentro do Modelo Supersimétrico Mínimo Padrão (uma extensão do Modelo Padrão), com um limite superior para produção variando de 90 a 300 GeV, e excluindo tanβ> 20-30 para Massas do bóson de Higgs abaixo de 180 GeV a 95% CL.
7 de fevereiro de 2012 - atualizando os resultados de dezembro, os experimentos ATLAS e CMS restringem o bóson de Higgs do modelo padrão, se ele existir, na faixa de 116–131 GeV e 115–127 GeV, respectivamente, com a mesma significância estatística de antes.
7 de março de 2012 - as colaborações DØ e CDF anunciaram que encontraram excessos que podem ser interpretados como vindos de um bóson de Higgs com uma massa na região de 115 a135 GeV / c ² na amostra completa de dados da Tevatron . A significância dos excessos é quantificada em 2,2 desvios-padrão , correspondendo a uma probabilidade de 1 em 250 de ser devido a uma flutuação estatística. Esta é uma significância mais baixa, mas consistente e independente dos dados ATLAS e CMS no LHC. Este novo resultado também estende a faixa de valores de massa de Higgs excluídos pelos experimentos de Tevatron em 95% CL, que se torna 147-179 GeV / c ² .
2 de julho de 2012 - a colaboração ATLAS analisou ainda mais seus dados de 2011, excluindo as faixas de massa de Higgs de 111,4 GeV a 116,6 GeV, 119,4 GeV a 122,1 GeV e 129,2 GeV a 541 GeV. Os bósons de Higgs estão provavelmente localizados em 126 GeV com significância de 2,9 sigma. No mesmo dia, as colaborações DØ e CDF também anunciaram análises adicionais, aumentando sua confiança de que os dados entre 115-140 GeV correspondem a um bóson de Higgs a 2,9 sigma, excluindo faixas de massa em 100-103 e 147-180 GeV.
4 de julho de 2012 - a colaboração CMS anunciou a descoberta de um bóson com massa 125,3 ± 0,6 GeV / c ² dentro de 4,9 σ (sigma) (até 5 sigma dependendo do canal analisado), e a colaboração ATLAS um bóson com massa de ∼ 126,5 GeV / c ² .
31 de julho de 2012 - a colaboração ATLAS melhorou ainda mais sua análise e anunciou a descoberta de um bóson com massa 126 ± 0,4 (stat.) ± 0,4 (sys) GeV / c ² . O CMS também melhorou a significância para 5 sigma com a massa do bóson em 125,3 ± 0,4 (stat) ± 0,5 (sys) GeV / c ² .

Análise estatística

Em 2012, o critério "5-sigma" exigido pelos cientistas do LHC, e sua interpretação frequentista de probabilidade, despertou o interesse de alguns estatísticos, especialmente bayesianos : "cinco desvios padrão, assumindo normalidade, significam um valor p de em torno de 0,0000005 [...] A comunidade da física de partículas está completamente ligada à análise frequentista? ". No entanto, como a pesquisa no LHC já estava muito avançada, a discussão não parecia ter levado a uma reanálise bayesiana dos dados.

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